CAJÓN PARA OBRAS MARÍTIMAS Y PROCEDIMIENTO DE MONTAJE DEL
MISMO
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se puede incluir en el campo técnico de los cajones verticales que se emplean en obras marítimas. Más concretamente se trata de un cajón prefabricado con material polimérico reforzado con fibras que se monta en seco en puerto.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En obras portuarias los diques son una estructura empleada con el objeto de reflejar y disipar la energía del agua del oleaje y por tanto prevenir o reducir la acción del oleaje de un área que se desea proteger. Los diques convencionales adoptan dos tipologías básicas que constituyen los diques en talud y los diques verticales.
Los diques en talud son estructuras que se construyen en el mar para proporcionar abrigo a una zona determinada. Estos diques están constituidos por escolleras naturales y/o artificiales de distintos tamaños y habitualmente por espaldones de hormigón.
Los diques verticales son estructuras de paramento vertical, monolíticas y de pared impermeable. Dichos diques se construyen con cajones de hormigón armado y tienen un comportamiento gravitatorio, es decir, se basa la estabilidad del cajón en su propio peso. La característica fundamental de los diques verticales es que reflejan prácticamente el total de la energía del oleaje devolviendo como una pared rígida monolítica vertical la acción del oleaje.
La solución más común para la construcción de diques verticales es el empleo de cajones prefabricados de hormigón armado, que se fabrican en el mar y se llevan flotando hasta su posición definitiva en la que se fondean. El empleo de cajones en estas construcciones permite además la formación de diques y muelles para el atraque de buques y la contención de rellenos para la obtención de plataformas superficiales.
Cuando se trabaja con cajones, el apoyo en el fondo del mar se hace a través de banquetas de escollera que transmiten presiones muy importantes al terreno natural de los puertos. En el caso portuario, el elevado incremento de cargas que supone el apoyo del cajón sobre el terreno tiene una gran importancia, que en algunos casos ha llevado a producir casos de rotura o de deslizamientos. La ejecución de un dique vertical conlleva múltiples ventajas frente a la ejecución de un dique en talud. Requiere menos cantidad de material de aportación ya que es un cuerpo de menor tamaño, y por tanto reduce el impacto medioambiental y el coste de la obra. Además ocupa menos espacio en el fondo marino, permitiendo el atraque de los barcos y contribuyendo también a reducir el impacto ambiental, generando menos turbiedad durante la fase de construcción y posterior explotación.
Los diques verticales permiten plazos de ejecución más reducidos. Asimismo requiere menos mantenimiento que un dique de escollera y permite en general mejores acabados y se adapta mejor a un mayor número de usos.
Las limitaciones más importantes de los diques verticales son la dependencia de barcos cajoneros para su construcción cuya fabricación tiene un coste muy elevado. Además hay que trasladar el barco cajonero a un lugar cercano al de fondeo de los cajones para cada obra. Estos costes pueden ser muy elevados e incluso llegar a condicionar la rentabilidad de un proyecto.
Otra desventaja es que es necesaria maquinaria sofisticada y mano de obra cualificada, especialmente para la construcción del cajón en el barco cajonero. Además pequeñas variaciones en la densidad pueden llevar a grandes diferencias de flotabilidad y estabilidad del cajón en el agua, que son características esenciales para que pueda ser remolcado con seguridad hasta el lugar de fondeo.
Los cajones que se conocen del estado de la técnica tienen celdas en su interior, que son generalmente celdas rectangulares o celdas circulares. Los cajones se construyen generalmente en instalaciones flotantes que pueden ser diques flotantes, pontonas sumergibles guiadas desde estructuras fijas o catamaranes con plataforma sumergible.
El proceso habitual de construcción de los cajones consiste en hormigonar la solera para posteriormente hormigonar con encofrado deslizante el fuste del mismo. A medida que se hormigona el cajón éste se va sumergiendo en el agua. Posteriormente se transporta hasta su posición final mediante un remolcador que tira en proa. Puede emplearse también un remolcador complementario en popa que hace las labores de timón. Cuando se ha dispuesto el cajón sobre su ubicación final se fondea para fijarlo en su posición definitiva.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención propone un cajón para obras marítimas, que puede ser empleado en todo tipo de obras pero que está especialmente orientado a ser utilizado en diques verticales.
El cajón para obra marítima consiste en una construcción modular que comprende, como base, una solera que puede ser circular o poligonal. La solera está conformada por una pluralidad de segmentos destinados a vincularse colateralmente entre sí por medios de unión. Dichos segmentos comprenden un sector interior, sectores laterales y un sector exterior que incorpora unos
elementos de acoplamiento. Los segmentos que conforman la solera son ¡guales entre sí.
Cuando se trata de una solera poligonal los segmentos tienen una configuración triangular o de triángulo truncado. Cuando se trata de una solera circular los segmentos tienen una configuración de segmento radial.
Asimismo el cajón comprende una serie de dovelas destinadas a colocarse colateralmente entre sí en todo el perímetro y sobre la solera para conformar una superficie cerrada. Las dovelas presentan un lado superior, unos lados laterales y un lado inferior. Los lados laterales disponen de medios de encaje entre dovelas, para permitir el acoplamiento entre ellas. El lado inferior está destinado a encajar en los elementos de acoplamiento de los segmentos.
La superficie que se genera con la unión colateral de las dovelas en una realización preferente es cilindrica.
Una característica esencial del cajón propuesto es que las piezas que lo conforman, es decir los segmentos y las dovelas, son de materiales poliméricos reforzados con fibra. Dichas piezas se fabrican en factoría y se transportan posteriormente hasta el lugar de ensamblaje del cajón, que es preferentemente un puerto cercano a su posición final. De esta forma cuando se ha completado el montaje del cajón simplemente se bota al mar desde el muelle y se remolca hasta su posición final donde se fondea.
El montaje de las piezas que conforman el cajón se realiza en seco y los diferentes medios de unión que se emplean para fijar las piezas entre sí pueden ser medios mecánicos de unión, como por ejemplo machihembrado entre las piezas o remaches. Pueden ser medios químicos de unión, como un adhesivo resistente al agua de mar o un laminado con la propia fibra y resina del cajón pero ejecutado in situ y que le da continuidad a la pieza. Asimismo los medios de unión pueden ser una combinación de medios mecánicos y medios químicos de unión.
Las dovelas pueden tener una pared simple o bien ser de pared doble. La elección de un tipo de dovela u otro dependerá por ejemplo de la resistencia necesaria en cada aplicación, de condiciones de fabricación, dimensiones totales del cajón, etc.
En el caso de que las dovelas tengan una pared simple pueden comprender unos rigidizadores verticales que aporten mayor resistencia estructural al cajón. En el caso de que las dovelas sean de pared doble comprenden una pared exterior y una pared interior, unidas entre sí al menos por los lados laterales de la dovela, pudiendo estar abiertas por el lado superior y por el lado inferior. Cuando las dovelas tienen paredes dobles puede emplearse el hueco que queda entre la pared exterior y la pared interior para introducir un material de lastrado para la etapa de remolcado del cajón, para su fondeo o bien se puede rellenar para conseguir una mayor resistencia del cajón. Asimismo los segmentos pueden comprender un receptáculo en el interior del que se puede introducir el lado inferior de las dovelas. En una realización de la invención la solera comprende adicionalmente un cuerpo central, también de polímero reforzado con fibra, al que se vinculan los sectores interiores de los segmentos por correspondientes medios de unión. El cuerpo central puede ser cilindrico o prismático. Es también un objeto de la presente invención un procedimiento de montaje del cajón para obra marítima anteriormente descrito. Dicho procedimiento comprende las etapas de unir los segmentos colateralmente entre sí mediante unos medios de unión y unir las dovelas colateralmente entre sí, mediante los medios de encaje entre dovelas, encajando el lado inferior de las dovelas en los elementos de acoplamiento de los segmentos. En una realización de la invención el procedimiento comprende introducir rigidizadores en el interior del espacio principal que es el espacio que se crea en el interior de la superficie de
revolución generada por las dovelas.
En una realización preferente de la invención los segmentos y las dovelas se transportan hasta un muelle en el que se lleva a cabo el montaje. Las piezas son transportadas hasta el muelle donde se realiza el ensamblaje en seco. Al realizar el ensamblaje en el muelle, cuando se ha conformado por completo el cajón, la puesta en obra comprende las etapas de botar el cajón al mar, lastrar el cajón rellenando el espacio principal parcialmente, remolcar el cajón por mar hasta su posición final y fondear el cajón rellenando el espacio principal.
El ensamblaje de las piezas se realiza en obra en seco con ayuda de una grúa. Esto disminuye los costes porque no es necesaria mano de obra especializada para trabajo en alta mar o bajo el agua. Además las operaciones de montaje se simplifican mucho y se puede realizar el ensamblaje completo en poco tiempo.
Asimismo esto evita el empleo de barcos cajoneros que como se ha explicado anteriormente son muy costosos e implican una gran inversión. En este sentido se dispone de mayor independencia ya que el montaje del cajón se lleva a cabo en el puerto hasta el que se transportan las piezas por carretera, reduciendo los costes y consiguiendo un transporte más sencillo. Posteriormente cuando el cajón se ha montado por completo se bota al mar y se transporta hasta su posición final remolcándolo. Así pues, no es necesario recurrir a la construcción de instalaciones flotantes como por ejemplo diques flotantes, pontonas sumergibles o catamaranes con plataforma sumergible.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista de una dovela del cajón para obras marítimas.
Figura 2 - Muestra una vista de la solera del cajón para obras marítimas.
Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del cajón para obras marítimas.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN La presente invención describe un cajón para obras marítimas y un
procedimiento de montaje del mismo. Dicho cajón está especialmente diseñado para ser empleado en diques verticales.
Las piezas que conforman el cajón (14) propuesto son una pluralidad de segmentos (1 ), que constituyen la solera del cajón, y una serie de dovelas (5) que generan una superficie en el interior de la cual se crea un espacio principal (15) que puede ser rellenado. Los segmentos (1 ) y las dovelas (5) son de materiales poliméricos reforzados con fibra. El material se selecciona preferentemente entre fibra de vidrio o de carbono con matriz de resina epoxi o poliéster.
En una realización preferente los segmentos forman una solera de forma circular, y en otra realización los segmentos forman una poligonal. Cuando se tiene una solera de forma circular los segmentos (1 ) son segmentos circulares y cuando la solera es de forma poligonal los segmentos (1 ) son de configuración triangular o triangular truncada.
Los segmentos (1 ) están destinados a vincularse colateralmente entre sí por medios de unión para conformar la solera. Dichos segmentos (1 ) comprenden un sector interior (2), sectores laterales (3) y un sector exterior (4) que incorpora unos elementos de acoplamiento.
Las dovelas (5) están destinadas a unirse entre sí, sobre el perímetro de la solera
para formar una superficie cerrada. Muestran un lado superior (6), lados laterales (7) y un lado inferior (8). Los lados laterales (7) disponen de medios de encaje entre dovelas (5), para permitir la unión entre ellas y el lado inferior (8) está destinado a encajar en los elementos de acoplamiento de los segmentos (1 ) para permitir la unión entre las dovelas (5) y los segmentos (1 ).
En una realización de la invención la solera del cajón comprende adicionalmente un cuerpo central (9) que también es de un material polimérico reforzado con fibras y al cual se vinculan los sectores interiores (2) de los segmentos (1 ) con sus correspondientes medios de unión. En esta realización los sectores interiores (2) tienen una forma geométrica que se corresponde con la forma del cuerpo central (9).
En una realización de la invención las dovelas (5) tienen una forma geométrica que se corresponde con la forma del sector exterior (4) de los segmentos (1 ).
Los medios de unión empleados para fijar los segmentos (1 ) entre sí y las dovelas (5) entre sí y a los segmentos (1 ) pueden ser uniones químicas, como por ejemplo un adhesivo resistente al agua de mar o uniones mecánicas, como por ejemplo machihembrado o remaches o una combinación de ambas.
En una realización de la invención los segmentos (1 ) comprenden un receptáculo (12) en contacto con el sector exterior (4) destinado a alojar el lado inferior (8) de las dovelas (5). Esta realización permite asegurar una mejor fijación de los elementos ya que además del empleo de medios de unión, las dovelas (5) quedan encajadas en los segmentos (1 ).
En una realización de la invención las dovelas (5) son paredes simples y pueden comprender unos rigidizadores longitudinales para darle más resistencia estructural. En una realización preferente de la invención las dovelas (5) son paredes dobles y comprenden una pared exterior (10) y una pared interior (1 1 ). Dichas paredes están unidas entre sí mediante los lados laterales (7) creando un
espacio interior (13). El espacio interior (13) se puede rellenar total o parcialmente, por ejemplo con material granular, para lastrarlo durante la fase de remolcado, o para el fondeo. En otra realización de la invención el cajón (14) comprende adicionalmente unos rigidizadores en el interior del espacio principal (15). Estos rigidizadores son unos elementos planos diametrales destinados a unir dovelas (5) contrapuestas y permiten dotar de mayor resistencia y rigidez al conjunto entero del cajón (14) ya conformado.
Asimismo es un objeto de la invención un procedimiento de montaje del cajón anteriormente descrito, que comprende las siguientes etapas:
-unir los segmentos (1 ) colateralmente entre sí mediante los medios de unión,
-unir las dovelas (5) colateralmente entre sí mediante los medios de encaje entre dovelas y a los segmentos (1 ) encajando el lado inferior (8) de las dovelas (5) con los elementos de acoplamiento de los segmentos, conformando un cuerpo de revolución. En la realización de la invención en la que la solera comprende un cuerpo central (9), el procedimiento de montaje comprende una etapa de unión de los segmentos (1 ) al cuerpo central (9).
Como se ha comentado anteriormente, en una realización preferente el montaje completo del cajón (14) se realiza en seco y en una realización más preferente aún dicho montaje se lleva a cabo en muelle cercano a la posición final del cajón. Para lo que los segmentos (1 ) y las dovelas (5) se transportan hasta el muelle.
En la realización de la invención en la que los segmentos (1 ) comprenden un receptáculo (12), el procedimiento comprende una etapa de introducción del lado inferior (8) de las dovelas (5) en el interior del receptáculo (12) de los segmentos (1 ) durante la etapa de unión de las dovelas (5) a los segmentos (1 ).
Asimismo, en la realización en la que el cajón (14) comprende unos rigidizadores, el procedimiento de montaje comprende una etapa de introducir rigidizadores en el interior del espacio principal (15).
Posteriormente, cuando las piezas del cajón (14) ya se han ensamblado, el procedimiento de la invención comprende las etapas de:
-botar el cajón (14) al mar,
-lastrar el cajón (14) rellenando el espacio principal (15) parcialmente, -remolcar el cajón (14) por mar hasta su posición final,
-fondear el cajón (14) rellenando el espacio principal (15).